M15～M100络合甲醇汽油制造模式与气体常温液化掺烧技术 一络合甲醇汽油析
本发明所述M15～M100络合甲醇汽油制造技术，系指由甲醇为主料且不须改造内燃机而制造汽油的技术。络合系指C3H8或C4H10分子在常温及压力下，以溶质之身与甲醇溶剂络合。由是，甲醇汽油燃烧性能显著提高。本发明所述气体常温液化掺烧技术，系指C3H8或C4H10在常温下液化并掺烧于甲醇汽油中的技术。同时，对甲醇做为替代燃料而出现的问题，公开了一批本发明人多年实践切有针对性的近代实效添加剂，以及甲醇燃料组方模式，期以造福于社会。
内燃机燃用的石油系燃料(柴油、汽油等)是烃类燃料，而醇类是烃基与羟基-OH组成的化合物，这就从本质上决定了醇类可以作为内燃机的代用燃料。醇类分子中含有羟基这一特点是其特有的燃料特性的实质所在，也是分析和理解醇类燃料与烃类燃料不同点的出发点和归宿点。甲醇与汽油有许多相似之处，如两者的相对密度相近；燃烧时的火焰温度相近，甲醇为1900℃，汽油为2100℃；发火点接近，甲醇为470℃，汽油为430℃。甲醇燃料不仅在数量上可以满足车用燃料的需求，而且因为它是液体燃料，性能上与汽、柴油很相似，加以适当调配，不仅在主要性能上可以与汽、柴油相同，而且本身的清洁程度和尾气排放，完全可以达到车用新配方清洁燃料标准或者欧III标准、美国新汽油标准。实践证明，当汽油中掺入甲醇后，抗震性能好，燃烧完全，热利用效率高，尾气排放中的CO和CH量大大减少，减轻了环境污染，尤其适合大中城市中小车辆的应用，是近期最有前途的清洁性代用燃料。甲醇作为汽油替代燃料从20世纪20年代开始研究，到80年代已得到国际公认。
若成功以甲醇做为甲醇汽油的主体，则须熟其性并完善其做为车用燃料的必要条件方能展其威。
一.甲醇的热值低，动力性能亦低。
燃料中能燃烧放热的主要成分是碳和氢，燃料中的氧和水分等不能燃烧，也不能产生热量。汽油、柴油等石油液体燃料的主要组分是碳和氢，其热值较高，醇类燃料中含有较多的氧，它们的热值比石油液体燃料低得多。车用汽油净热值为43.74MJ·kg-1，甲醇只有19.66MJ·kg-1。能量密度是是评价机动车代用燃料的重要指标，是指单位质量或单位容积的某种能源所能释放出来的能量。甲醇是高含氧燃料，作为替代燃料的能量密度为：16.01，相对于汽油(32.72)的能源密度系数为0.489，相对于汽油的容积系数0.449。因此，使用甲醇汽油后，发动机的油耗将随甲醇掺入量的增加而增加，耗量约为汽油的两倍，这将直接影响甲醇汽油的经济性。
发明所在：只充填0.1～4％的助燃添加剂即可提高甲醇汽油的能量密度，动力性能甚尤过及。
实践证明：碳氢相近者热值高；碳数多者热值高。
用料优选为：过氧化氢 无水肼 四氢呋喃1，4-二氧六环 过氧化甲乙酮 聚乙烯基吡咯烷酮 丙酮 丁酮 过氧化氢 正丙醚 异丙醚 乙基叔丁基醚 乙醚 水溶性金属盐 硝基烷化合物 石油磺酸盐(胺)磷酸锌 三甲基戊烷 丙烷 丁烷 戊烷 乙酸丁脂 硝酸脂类 磷酸脂(亚磷酸三甲脂)乙醇 异丙醇 庚醇 航空煤油 甲苯 二甲苯 邻二甲苯 甲基叔丁基醚 甲基环戊二烯基三羰基锰(MMT)二环戊二烯基合铁…等的一种或其组合物。
二.甲醇的汽化潜热高，发动机冷启动性能差。
烷基醇与相应的烷烃相比，分子量、密度、沸点、常压沸点和气化热等均比烷烃高。分子量和密度高的原因是烷基醇比相应的烷烃多一个氧原子；而沸点和气化热高的原因是由于液态的醇分子间通过氢键络合起来，并以络合分子的形式出现。络合作用就是氢键或极性分子间偶极的相互作用，这种作用使同种分子存在可逆结合的作用，而又并不引起分子化学性质的改变。因此，对醇类加热使它成为蒸气时需多给出一份热量，以破坏其氢键。这就是醇类气化潜热大的原因。甲醇的汽化潜热是汽油的3.57倍(1109kj/kg比310kj/kg)，故甲醇蒸发时吸收热量大，燃料蒸发困难。因此，发动机冷启动时只有少量甲醇蒸发，若蒸发形成的可燃混合气浓度达不到着火浓度下限时，则混合气不能着火燃烧。
发明所在：填充易挥发且能提高热效率的添加剂，可保-42℃仍能正常启动。
实践证明：1、冬季添加低沸点气体能明显改善发动机冷启动性能(例如丙烷)，能防止零下40℃气温的液相不分层；2、冬季甲醇含量不宜大于60％，应根据气温实施调整。
用料优选为：甲缩醛 乙酸乙脂 硝酸亚铈 丙酮 石油醚 二异丙基醚 乙醚 甲基叔丁基醚 丙三醇 丙烷 丁烷 戊烷...等一种或其混合物。
三.醇烃相悖，结合项易离析，油品不稳定。
甲醇含有羟基而无限溶于水，甲醇与汽油(烃类)的分子结构式不同，一为水基一为油基，醇烃相悖不溶。
发明所在：选用助融添加剂，再以高分子活性剂令其表面张力增大，可保一年以上不分层。
实践证明：1、分子结构相似则相溶；2、比重相近则相溶。密度是物理参数，大小是可调的，可采用加权平均的方法调整。3、实验知：相溶性与温度、甲醇汽油组成有关。甲醇含量较低或较高时，甲醇和汽油在较低的温度下也可互溶，不会产生分层现象。随甲醇-汽油混合物中甲醇含量的增加，相溶性变差，相分离温度上升很快。当甲醇含量达到40％时，相分离温度达到最大值；当甲醇量继续增加，相溶性能变好，相分离温度迅速下降。当温度在-18℃以上时，甲醇含量小于4％或大于73％时甲醇与汽油不需加助溶剂就可以以任何比例完全互溶。在甲醇含量为30％～40％时，助溶剂临界用量最大，两者极易分层。在甲醇含量为4％～30％时，助溶剂临界用量随着甲醇含量的增加而增大。在甲醇含量为40％～73％时，助溶剂临界用量随着甲醇的增加而减少。由是，M15和M85优于中间配比。4、甲醇的同系醇类是很好的助溶剂，异构醇类比正构醇类效果好，随着碳原子数的增多，其助溶性能增加。苯类也可用作助溶剂，而正构烷烃基本上没有助溶作用。
用料优选为：乙醇 正丁醇 戊醇 辛醇 葵醇 仲辛醇 异丙醇 叔丁醇 异丁醇 仲丁醇 异戊醇 辛醇 异辛醇 异庚醇 C5-C8正构醇(异构醇)十二醇 十八醇 1，4丁二醇 聚乙二醇 杂醇 丙酮 丁酮 环乙酮 乙酰丙酮 二甲基酮 聚乙烯基吡咯烷酮 异丁胺 二甲醚 二异丁醚甲基叔丁基醚 甲基叔戊基醚 石油醚 乙二醇单丁醚 乙二醇甲醚 乙醚 仲丁基甲醚 正庚眯二甲氧基甲烷 硝基甲烷 2-甲基戊(辛)烷 异辛烷 环戊烷 2，6-二叔丁基苯酚 S-80 T-80OP-7 十二烷基酚聚氧乙烯醚 脂肪醇聚氧乙烯醚 壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)平平加 环烷酸油酸 环氧大豆油 蓖麻油 松节油 绵子油(酸)硅油 环己胺 乙二胺 三乙胺 二丁胺 三乙醇胺 NA(K.CA)OH 笨甲醛 邻苯二甲酸二丁脂 邻苯二甲酸二烯丙脂 邻苯二甲酸二异辛脂 硝酸脂(异辛.戊)类 甲酸甲脂 乙酸乙(丁)脂 异丁酸乙脂 乙酸仲丁脂 乙酸叔丁脂 碳酸二甲脂 碳酸二乙脂 甘油三乙酸脂 正硅酸乙脂 硼酸三(二)甲脂 异丙烯...等一种或混合物。
四.对水分敏感，迂水分层。
甲醇分子中含有烃基和羟基(-OH)，羟基与水能够以氢键形式互相缔合，因此甲醇具有很强的亲水性。甲醇的亲水性与亲油性是互相排斥的，甲醇吸水愈多，它与汽油的互溶性愈差，愈容易与油分层。甚至与从潮湿空气中吸收地水分接触时，也常常会引起已混溶的甲醇-汽油重新分层。
发明所在：甲醇与油箱积水相遇析出分层，有可能出现混浊现象，在短时间内氧化变色分层，许多发明人忽略了这一问题，当把所制甲醇汽油放入油箱后，车行不久便自动熄火。或是隔夜后打不着火。对此，只须添以缓蚀稳定添加剂，可也。
实践证明：某些原料能吸收水分子并以新溶质溶于溶剂中。
用料优选为：T1401 N，N′-二亚水杨丙二胺 壬基酚聚氧乙烯醚 脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3) 乌洛脱品 羰基盐 磺酸盐 氯化十六烷基吡啶 硅胶 硅分子筛 硅磷酸铝 磷酸二氢钠...等一种或其混合物。
五.甲醇具有较强的化学活性，甲醇燃料在燃烧过程中会生成少量甲醛、甲酸等酸性物质，给使用醇类燃料的发动机上接触的各种金属构件(油箱、油路、浮子室、油泵等)，造成腐蚀。燃油中硫及硫化物对多种金属及合金有直接或间接的腐蚀作用，并且使发动机气缸内积碳增多。甲醇汽油混合燃料的腐蚀性随甲醇含量的增加而增大。
发明所在：施以润滑、防腐、耐磨添加剂。
经验证明：1、按规定认真清洗一次油箱，一劳永逸；2、根据国外的研究，甲醇含量20％腐蚀问题非常轻微，可忽略不计。常温加缓蚀剂，汽油燃烧的时候，严格控制氧过量，并使燃烧环境处于弱碱性.避免酸性物质的产生.3、某些原料能在金属表面形成防腐蚀的保护膜，实验知：HD05和HDg05在抑制某种金属方面效果较好，这是由于其分子中碱性基团能与金属表面强烈作用，形成保护膜，而羟基能与甲醇相溶，从而在一定程度上隔离了甲醇与金属的接触，减少了甲醇对金属的腐蚀。添加必需的抗磨防腐助剂，防止发动机滑油部件会出现腐蚀和早期磨损。
用料优选为：苯丙三氮唑 三(二)乙醇胺 液体石蜡 脂肪醇聚氧乙烯醚 脂肪酸脂 脂肪酰胺 脂肪醇 CI-1046 NS-Q3 BR-7064(BJ苯环) 碳酸二甲酯 硝酸异辛脂 邻甲苯胺膦甲基酰胺 2，6-二叔丁基对甲酚(BHT) 对甲氧基酚二甲酚 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚 二田酚 乌洛脱品 苯甲酸 甲基丙烯酸十二烷基脂 磺酸钡 聚乙烯吡咯烷酮 石蜡...等一种或其混合物。
六.沸点低，蒸气压高，容易产生气阻，迫使发动机的油路中断而熄火。
纯甲醇在固定的沸点64℃时(无沸腾范围)即沸腾，蒸发潜热比较高，为1178千焦耳/公斤，而汽油仅为330-420千焦耳/公斤。
发明所在：选用沸点阻释添加剂。
经验证明：丙酮，即能助溶，防分层，又能防气阻。PVP，此物分子同时含有亲水基团和亲油基团，可溶于水和多种有机溶剂是良好的混溶剂。可使制剂增稠，又可阻碍甲醇汽化的释放，防止气阻现象发生。
用料优选为：丙酮 叔丁醇 乙烯基吡咯烷酮(NVP) 聚乙烯吡咯烷酮
七.甲醇汽油会对汽车供油系统中的非金属材料产生一定的腐蚀、溶胀作用。橡胶件(如油泵的油封、垫圈等)在甲醇燃料中会发生溶胀、变硬、变脆或软化等现象，失去使用价值。对塑料也会产生类似的作用，纤维垫片会逐渐软化而导致漏油。为改进甲醇燃料性能而使用的添加剂中的某些成分也会对橡胶和塑料部件产生不良影响。橡胶体积溶胀是甲醇与汽油复合作用的结果，具有腐蚀性的物质是硫及硫化物、有机酸及水溶性酸和碱等不良成分。从分子间的相互作用力的角度看，甲醇分子首先浸入到橡胶分子链中，与链上的极性基因发生作用，从而削弱了高分子极性基团间的作用力，然后汽油分子再向其中扩散，使其膨胀。
发明所在：1、降低和固化橡胶中活化分子，防止甲醇浸蚀，以延长橡胶使用时间；选择高含氟量的FPM、含有一定量高极性基因的丙烯酸类共聚物、饱和NBR、氟硅橡胶等，可满足使用要求。
用料优选为：苯甲酸环己胺(缓蚀剂) 乙二胺 环己胺 戊胺 己胺 N，N′-二亚水杨基-1，2-丙二胺。
二甲醇汽油制造模式
综上所述，一款成功的甲醇汽油必须成功的解决由甲醇掺于而引发的醇烃不溶、动力下降、冷起动困难、遇水分层、腐蚀金属、溶胀橡胶、产生气阻等七大问题，所必须添加的添加剂，即：清净分散剂、抗氧防腐剂、缓蚀剂、金属钝化剂、抗磨剂、防水剂、防冻剂、抗爆剂、抗溶胀剂、稳定剂、摧化剂、助燃剂、助溶剂、抗静电剂、冷起动添加剂等类，是为甲醇汽油组方必循模式。
模式运用原则是：1、必须满足各种发动机对液体燃料的品质的共性的要求，即适当的蒸发性，良好的燃烧性，高度的安定性，良好的低温性，良好的洁净性，无腐蚀性，燃料的经济性，节能与环保要求，除上述各项主要品质外，液体燃料还应该本身毒性小，燃烧产物对环境安全，同时来源充足，便于大量生产。2、选用多大比例的甲醇掺烧，应根据周边地区物料供应情况、燃料供应范围、自身经济技术实力等诸多因素慎重选择，成功的产品是锤炼出来的。3、按甲醇汽油的不同配比灵活选用添加剂，一料多用为是。例，二异丙基醚，具有抗冻、耐热、降低蒸气压、脱水、解决夏天气阻和冬天冷启动等六大功能。MTBE，近期，欧盟委员会已为其正名，不存在如美国所言之致癌与污染，尽可放心使用。其即能助溶，低温启动，改善饱和蒸汽压，又能提高辛烷值增加动力，还能降低排放指标。4、添加剂种类尽可能以少为要。须知，办公桌菜单上随便添上一种原料，就必须在场地上竖起一个油罐！曾见有的专利洋洋开列37种之多，嗟！5、尽量避免选用生僻原料。例，已知二甲氧基甲烷能均相提高热值，但市场短缺，很难形成批量生产能力。6、尽量避免“逆向”生产。添加剂价格远远大于主料，用量过大等于用宝贵的单质逆向去制造混合物，经济上毫无可行性。7、甲醇汽油必须有兼溶性，能与市售汽油任一比例混溶使用。
实例如次：
实例一 实例二 实例三 实例四 实例五
主料 络合甲醇 15％ 40％ 60％ 85％ 100％
汽油(E93 93# 90#) 83％ 42％ 10％ 10％
轻烃(碳五 戊烷 溶剂油) 13％ 15％
杂苯 5％
添加剂％ 2％ 5％ 8％ 5％ 20％
添加剂的制备：
MTBE 15-20％ 助溶，低温启动，改善饱和蒸汽压，提高辛烷值，增加动力，降低排放指标。
二异丙基醚 15-20％ 抗冻，耐热，降低蒸气压，抗水，改善饱和蒸汽压，解决气阻与冷启动。
异丙醇 10-20％ 提高辛烷值，防腐，防冻，脱水。
硝酸异辛脂 10-20％ 防腐，提高热值，改善燃烧性能。
碳酸二甲脂 10-20％ 防腐，提高热值，改善燃烧性能。
苯甲酸环己胺 0.05-0.1％ 缓蚀剂，防溶胀，改善燃烧性能。
AEO 0.1-0.5％ 在金属表面成膜，缓蚀防腐。
丙酮， 1-5％ 助溶，防分层，防气阻。
PVP 0.1-1％ 良好的混溶剂，可使制剂增稠，阻碍甲醇汽化的释放。
T501 0.3-0.8％ 抗氧化剂。
上，常温常压下混溶即得。C3H8或C4H10掺烧量随甲醇界入比例而异，以5-10％为宜。
三气体常温液化掺烧技术
众所周知，降温加压是使气体液化的必备条件。所述降温，系指当时气体必须在临界温度以下。如果气体温度超过临界温度，无论怎样增大压强，气态物质也不会液化。本发明所用气体的熔点：C3H8为-187℃，C4H10为-183.4℃。要使这些气体液化，必须具备一定的低温技术和设备，使它们达到它们各自的临界温度以下，而后再用增大压强的方法使其液化。设备，在油田投资要在几百万甚至上亿元，还必须气原充足。显然，按常规进行气体常温液化，应用于甲醇汽油络合是不现实的。
本发明之气体常温液化掺烧技术，一反常规是这样实现的：
C3H8或C4H10为石油炼制过程中的副产品——炼油厂气和油田伴生气，本是汽油的组分但性能又优于汽油，来源广泛，价格低廉。将其掺烧于甲醇汽油中无疑于如虎添翼，许多发明家纷而攫取而未果。溶质应优选于油田伴生气，各炼油厂生产的油气由于含有大量的烯烃，不适于直接做汽车燃料，可按传统生产工艺萃取或采用蒸馏工艺进行提纯处理，将其沸程控制在一较小的范围内。
选上述优异溶质备用，将一定量甲醇打入特制反应釜。该釜下方设有通气接口，釜内底部设有络合板与接口相连，板上密置能量转换针孔。将溶质以大于2.1Mpa的压强通过接口送入釜底络合板，并经能量转换针孔扩散到甲醇溶剂中，然后用循环泵将釜内混合液体泵送至静态混合器，再返回反应釜，如此循环20～30分钟(时间决定络合量，另有电子计量秤计量)，实现了气体到液体的转换。这一发明为开发利用炼油厂、化工厂副产品，提高并保障甲醇汽油质量，开辟了一条新途径。